Procedimiento para revestir superficies metálicas.

Procedimiento para mejorar la resistencia a la corrosión de una superficie de un sustrato metálico quecomprende:

(I) poner en contacto la superficie con un primer líquido de tratamiento para f 5 ormar una superficie modificada endonde dicho primer líquido de tratamiento consiste esencialmente en agua, al menos un fluormetalato seleccionadodel grupo consistente en ácido hexafluortitánico, ácido hexafluorzircónico y las sales solubles en agua de ambos deestos ácidos y fluoruro adicional disuelto procedente de una fuente distinta al fluormetalato en una cantidad tal que larelación atómica global de flúor a zirconio y/o titanio en el primer líquido de tratamiento es de 6,02:1,00 a 9,00:1,00,en donde el primer líquido de tratamiento contiene menos de 0,01% de cualquiera de los siguientes constituyentes:

(i) carbono enlazado orgánicamente y (ii) cualquier elemento que tenga un número atómico mayor de 14, aexcepción de un elemento que sea parte del fluormetalato o sea un metal alcalino o metal alcalinotérreo, y

(II) poner en contacto la superficie modificada con un segundo líquido de tratamiento que consiste esencialmente enagua, aniones vanadato y contraiones para los aniones vanadato, en donde después del primer tratamiento lasuperficie del sustrato metálico, tal como ha sido modificada por el primer tratamiento, no se seca antes de ponerseen contacto con el segundo líquido de tratamiento.

Procedimiento para revestir superficies metálicas Antecedentes de la invención Esta invención se refiere a procedimientos para formar un revestimiento protector sobre metal, en particular sobre: superficies de zinc, aluminio, magnesio y/o aleación de zinc, magnesio y/o aluminio, más particularmente sobre superficies de aluminio y/o aleación de aluminio. La invención se refiere más particularmente a revestimientos protectores que, en contraste con la mayoría de revestimientos protectores sobre metales, no incorporan cantidades sustanciales de sustancia química orgánica. Este tipo de revestimiento resulta particularmente útil para su uso, pero no de manera limitativa, en superficies de intercambiadores de calor, en donde una capa de revestimiento sustancialmente orgánica impediría la transferencia de calor. Sin embargo, la invención es también aplicable a la formación de un revestimiento intermedio completamente inorgánico que luego es revestido adicionalmente con otros materiales, incluyendo materiales orgánicos tal como pintura.

La mayoría de los revestimientos protectores para metales del estado de la técnica, incluso en aquellas aplicaciones en donde debe preservarse la conducción de calor de un lado a otro de la superficie metálica, han requerido al menos una de las sustancias de cromo hexavalente o sustancias orgánicas para obtener una protección de alta calidad. Como consecuencia de su peligrosidad para los operarios que podrían entrar en contacto con el mismo y con el medioambiente en general, el uso de cromo hexavalente está siendo penalizado económicamente cada vez más o incluso prohibido legalmente, en la mayor parte del mundo. Si bien la mayoría de las sustancias orgánicas usadas en revestimientos no presentan dichas propiedades peligrosas, las mismas tienen de hecho los inconvenientes frecuentemente de tener al menos una de las siguientes características: costosas, baja conductividad térmica, susceptibles a daños por calor y difíciles de manipular para lograr resultados consistentes en un uso continuado a largo plazo cuando se mezclan con materiales inorgánicos, y las mismas han de proporcionar normalmente una buena protección en al menos una de las fases de un revestimiento protector completo para metal.

Por tanto, el principal objeto de esta invención consiste en proporcionar un procedimiento para formar revestimientos completamente inorgánicos y libres de cromo hexavalente sobre metales y que presentarán un valor protector al menos tan bueno como aquellos que comercialmente se emplean para superficies de intercambiadores de calor. Con preferencia, los revestimientos proporcionados por la invención tendrán también al menos una de las siguientes características: bajo coste, fácil manipulación en un uso prolongado continuo, fácil humectación por agua (es decir, tienen un bajo ángulo de contacto con agua) y alta conductividad térmica. Otros objetos alternativos, concurrentes y/o más detallados llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción.

A excepción de las reivindicaciones y ejemplos operativos, o cuando de otro modo se indique de manera expresa, todas las cantidades numéricas en esta descripción que indican cantidades de material o condiciones de reacción y/o uso, han de ser entendidas como modificadas por la palabra “aproximadamente” en la descripción del alcance más amplio de la invención. Sin embargo, se prefieren los valores dentro de los límites numéricos establecidos en general. Igualmente, en toda la descripción, salvo que se indique expresamente lo contrario: los valores de porcentaje, “partes de” y de proporciones son en peso o en masa; el término “polímero” incluye “oligómero”, “copolímero”, “terpolímero” y similares; la descripción de un grupo o clase de materiales como adecuados o preferidos para un determinado fin en conexión con la invención, implica que las mezclas de dos cualesquiera o más de los miembros del grupo o clase son igualmente adecuadas o preferidas; la descripción de los constituyentes en términos químicos se refiere a los constituyentes en el momento de la adición a cualquier combinación especificada en la descripción o de generación in situ dentro de la composición mediante una o más reacciones químicas indicadas en la especificación entre uno o más constituyentes nuevamente añadidos y uno o más constituyentes ya presentes en la composición cuando se añaden los otros constituyentes, y no impide excluye interacciones químicas sin especificar entre los constituyentes de una mezcla una vez que han sido mezclados; la especificación de constituyentes en forma iónica implica adicionalmente la presencia de contraiones suficientes para producir neutralidad eléctrica en la composición como un conjunto y para cualquier sustancia añadida a la composición. Cualquiera de los contraiones aquí especificados de manera implícita se eligen preferentemente entre otros constituyentes especificados explícitamente en forma iónica, en la extensión que resulte posible; de otro modo, tales contraiones pueden ser seleccionados libremente a excepción de evitar los contraiones que actúen de manera adversa sobre un objeto de la invención; el término “mol” significa “mol gramo” y el término por sí mismo y en todas sus variaciones gramaticales se pueden emplear para cualquier especie química definida por todos los tipos y números de átomos presentes en el mismo, independientemente de si la especie es iónica, neutra, inestable, hipotética o de hecho una sustancia neutra estable con moléculas bien definidas; el término “pintura” y todas sus variaciones gramaticales incluyen todos los materiales conocidos por nombres más especializados tales como “laca”, “barniz”, “shellac”, “imprimación”, “electropintura”, “capa superior”, “capa de color”, “capa transparente”, “revestimientos autodepositados”, “revestimientos curables por radiación”, “revestimientos reticulables” y similares y sus correspondientes variaciones gramaticales; y los términos “solución”, “soluble”, “homogéneo/a” y similares han de entenderse como incluyendo no solo verdaderas soluciones en equilibrio o homogeneidad, sino también dispersiones que no muestran una tendencia visualmente detectable hacia la separación de fases durante un periodo de observación de al menos 100, o preferentemente al menos 1.000 horas durante el cual el material es no perturbado mecánicamente y la temperatura del material se mantiene dentro del intervalo de 18-25º C.

Breve resumen de la invención Se ha comprobado que un procedimiento en dos operaciones, sorprendentemente siempre, es capaz de desarrollar sobre metales una superficie altamente resistente a la corrosión que tiene buena conductividad térmica. En la primera operación esencial del procedimiento de acuerdo con la invención, la superficie del metal se hace reaccionar con una solución acuosa de al menos un ácido fluormetálico y/o una sal de fluormetalato, y en la segunda operación esencial del procedimiento de acuerdo con la invención, la superficie formada sobre el sustrato de metal por reacción con la solución acuosa de ácido fluormetálico se hace reaccionar adicionalmente con una solución acuosa de una sal de vanadato. Un procedimiento más amplio de acuerdo con la invención puede incluir otras operaciones y estas otras operaciones per se pueden ser conocidas por el estado de la técnica. Los artículos de manufactura que incluyen un metal de sustrato tratado mediante el procedimiento de acuerdo con la invención constituyen una modalidad alternativa de la invención.

Descripción detallada de la invención y modalidades preferidas Antes de que un sustrato se someta a la primera operación esencial del procedimiento de acuerdo con la invención, el sustrato se limpia preferentemente y si el sustrato es uno de los metales tales como aluminio y magnesio que están expuestos a la formación espontánea de capas de óxido gruesas sobre sus superficies, también deberá ser desoxidado mediante procedimientos conocidos per se en el estado de la técnica o mediante otros procedimientos adecuados. Procedimientos de desoxidación conocidos se describen en los siguientes ejemplos. La limpieza puede efectuarse por medios ya conocidos en la técnica, basados en el sustrato de metal particular a tratar. Por ejemplo, si el sustrato es aluminio destinado para funciones en intercambiadores de calor como es sumamente preferido, el sustrato se limpia preferentemente con un agente de limpieza alcalino acuoso comercial para aluminio, se enjuaga, se desoxida y de nuevo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para mejorar la resistencia a la corrosión de una superficie de un sustrato metálico que comprende:

(I) poner en contacto la superficie con un primer líquido de tratamiento para formar una superficie modificada en donde dicho primer líquido de tratamiento consiste esencialmente en agua, al menos un fluormetalato seleccionado del grupo consistente en ácido hexafluortitánico, ácido hexafluorzircónico y las sales solubles en agua de ambos de estos ácidos y fluoruro adicional disuelto procedente de una fuente distinta al fluormetalato en una cantidad tal que la relación atómica global de flúor a zirconio y/o titanio en el primer líquido de tratamiento es de 6, 02:1, 00 a 9, 00:1, 00, en donde el primer líquido de tratamiento contiene menos de 0, 01% de cualquiera de los siguientes constituyentes:

(i) carbono enlazado orgánicamente y (ii) cualquier elemento que tenga un número atómico mayor de 14, a excepción de un elemento que sea parte del fluormetalato o sea un metal alcalino o metal alcalinotérreo, y

(II) poner en contacto la superficie modificada con un segundo líquido de tratamiento que consiste esencialmente en agua, aniones vanadato y contraiones para los aniones vanadato, en donde después del primer tratamiento la superficie del sustrato metálico, tal como ha sido modificada por el primer tratamiento, no se seca antes de ponerse en contacto con el segundo líquido de tratamiento.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el primer líquido de tratamiento contiene de 0, 7 a 100 mM/kg, con preferencia de 2, 5 a 50 mM/kg de aniones fluormetalato y el segundo líquido de tratamiento contiene de 0, 02 a 3, 0 M/kg, con preferencia de 0, 08 a 1, 0 M/kg de átomos de vanadio presentes como iones vanadato.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la relación atómica de flúor a zirconio y/o titanio en el primer líquido de tratamiento es de 6, 06:1 a 7, 5:1.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el pH del primer líquido de tratamiento es de 2, 0 a 6, 0.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la temperatura del primer líquido de tratamiento es de 30º C a 90º C y el sustrato se pone en contacto con el primer líquido de tratamiento durante 0, 2 a 30 minutos y la temperatura del segundo líquido de tratamiento es de 30º C a 90º C y el sustrato se pone en contacto con el segundo líquido de tratamiento durante 0, 1 a 60 minutos.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en donde la temperatura del primer líquido de tratamiento es de 38º C a 80º C y el sustrato se pone en contacto con el primer líquido de tratamiento durante 0, 8 a 10 minutos y el segundo líquido de tratamiento se encuentra a una temperatura de 40º C a 80º C y la superficie modificada se pone en contacto con el segundo líquido de tratamiento durante 0, 5 a 15 minutos.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde después del contacto con el primer líquido de tratamiento, la superficie modificada se enjuaga con agua, pero no se seca, antes de poner en contacto la superficie modificada con el segundo líquido de tratamiento.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en donde el sustrato metálico se enjuaga con agua y se seca después del contacto con el segundo líquido de tratamiento.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la superficie del sustrato metálico comprende al menos un elemento seleccionado del grupo consistente en zinc, aluminio, magnesio, aleaciones de zinc, aleaciones de aluminio y aleaciones de magnesio.

10. Un artículo de manufactura del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.